專利名稱：多通道模擬輸出卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于PXI/PCI的多通道模擬輸出卡。
背景技術(shù)：
目前，市面上的多通道模擬輸出卡廠商主要有NI和ADLINK兩大公司，常用的多通道模擬輸出卡主要為板卡式，主要應(yīng)用于PXI系統(tǒng)中。主要存在以下幾個問題:1、模擬輸出通道數(shù)少；2、模擬輸出分辨率低；3、無鎖相環(huán)功能；4、板載緩存小。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有多通道模擬輸出卡中存在的模擬輸出通道數(shù)少、輸出分辨率低、無鎖相環(huán)功能及板載緩存小等技術(shù)問題，本實用新型提供一種基于PXI/PCI的多通道模擬輸出卡，模擬輸出通道數(shù)量多、輸出分辨率高、具有鎖相環(huán)功能、且板載緩存大的模擬輸出卡。本實用新型的技術(shù)解決方案:多通道模擬輸出卡，包括FPGA和外圍電路，所述外圍電路包括多路模擬輸出通道、數(shù)字量輸入/輸出單元、可編程功能接口 PF1、存儲器、PCI/PXI橋芯片、鎖相環(huán)以及電源，所述FPGA包括模擬輸出電路控制單元、數(shù)字IO控制單元、存儲器控制單元、鎖相環(huán)電路控制單元以及通信控制單元；所述輸出電路控制單元與多路模擬輸出通道的一端連接，所述數(shù)字IO控制單元與數(shù)字量輸入/輸出單元的一端相互通信，所述存儲器控制單元與存儲器相互通信，所述鎖相環(huán)電路控制單元與鎖相環(huán)的一端相互通信，所述可編程功能接口 PFI的一端與FPGA相互通信，所述通信控制單元與PCI/PXI橋芯片的一端相互通信，所述鎖相環(huán)的另一端與PCI/PXI橋芯片連接，所述PCI/PXI橋芯片的另一端與PCI/PXI總線連接，所述多路模擬輸出通道、數(shù)字量輸入/輸出單元、可編程功能接口 PFI的另一端均與連接器連接。上述模擬輸出通道包括模擬開關(guān)、DAC轉(zhuǎn)換器和模擬通道，所述模擬開關(guān)的輸入端分別接電源提供的參考電壓和外部參考電壓，所述模擬開關(guān)的控制端接輸出電路控制單元，所述模擬開關(guān)的輸出端接DAC轉(zhuǎn)換器的參考電壓輸入端，所述DAC轉(zhuǎn)換器的輸出端與模擬通道的輸入端連接，所述模擬通道的輸出端與連接器連接。上述模擬通道包括依次連接的放大濾波單元和短路保護單元。上述鎖相環(huán)包括鑒相器、低通濾波器和壓控振蕩器VCX0，所述鑒相器的輸入端接外部參考時鐘，所述鑒相器的輸出端接低通濾波器，所述低通濾波器的輸出端與壓控振蕩器VCXO的輸入端連接，所述壓控振蕩器VCXO的輸出端接鑒相器。上述模擬開關(guān)為芯片ADG508。上述多路模擬輸出通道為16路模擬輸出通道。[0015]本實用新型所具有的優(yōu)點:1、本實用新型提供了一種模擬輸出通道數(shù)多、模擬輸出分辨率高、具有鎖相環(huán)功能且板載緩存大的模擬輸出卡，同時還提供雙向數(shù)字輸入輸出及可編程功能接口。2、本實用新型提高了模出卡的集成度，有效降低用戶開發(fā)成本，使得多通道模擬輸出卡具有很高的工程實用價值。

圖1為本實用新型多通道模擬輸出卡總體結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實用新型模擬輸出通道原理框圖；圖3為本實用新型鎖相環(huán)原理框圖。
具體實施方式
圖1為實用新型多通道模擬輸出卡總體結(jié)構(gòu)框圖；包括FPGA和外圍電路，外圍電路包括多路模擬輸出通道、數(shù)字量輸入/輸出單元、可編程功能接口 PF1、存儲器、PCI/PXI橋芯片、鎖相環(huán)以及電源，電源給整板供電，F(xiàn)PGA (為主處理器，實現(xiàn)外圍電路的控制)包括模擬輸出電路控制單元、數(shù)字IO控制單元、存儲器控制單元、鎖相環(huán)電路控制單元以及通信控制單元PCI/PXI橋芯片實現(xiàn)板卡局部總線與PXI/PCI總線的轉(zhuǎn)換；輸出電路控制單元與多路模擬輸出通道的一端連接，數(shù)字IO控制單元與數(shù)字量輸入/輸出單元的一端相互通信，存儲器控制單元與存儲器相互通信，鎖相環(huán)電路控制單元與鎖相環(huán)的一端相互通信，可編程功能接口 PFI的一端與FPGA相互通信，通信控制單元與PCI/PXI橋芯片的一端相互通信，鎖相環(huán)的另一端與PCI/PXI橋芯片連接，PCI/PXI橋芯片的另一端與PCI/PXI總線連接，所述多路模擬輸出通道、數(shù)字量輸入/輸出單元、可編程功能接口 PEI的另一端均與連接器連接?？删幊坦δ芙涌?PFI還可以作為通用的動態(tài)或者靜態(tài)數(shù)字輸入輸出使用，也有特定的復(fù)用功能。圖2為模擬輸出通道原理框圖，模擬輸出通道包括模擬開關(guān)、DAC轉(zhuǎn)換器和模擬通道，模擬開關(guān)的輸入端分別接電源提供的電壓和外部參考電壓，模擬開關(guān)的控制端接輸出電路控制單元，模擬開關(guān)的輸出端接DAC轉(zhuǎn)換器的輸入端，DAC轉(zhuǎn)換器的輸出端與模擬通道的輸入端連接，模擬通道的輸出端與連接器連接。模擬通道包括依次連接的濾波器、放大器和短路保護單元。以16路為例:16路通道模擬輸出卡具有16路完全獨立的通道，它們能實現(xiàn)模擬信號輸出功能，F(xiàn)PGA的控制模擬開關(guān)(芯片ADG508)實現(xiàn)DAC參考電壓選擇，數(shù)據(jù)和更新時鐘都可以單獨設(shè)置。每個通道有三種參考電壓可供選擇:+10V、+5V或EXTREF，其中EXTREF可實現(xiàn)外部設(shè)置模擬輸出范圍，+10V、+5V由所帶電源提供，DAC轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)更新可通過軟件直接控制更新或硬件自動控制更新。圖4為鎖相環(huán)實現(xiàn)原理框圖，鎖相環(huán)包括鑒相器、低通濾波器和壓控振蕩器VCX0，鑒相器的輸入端接外部參考時鐘，鑒相器的輸出端接低通濾波器，低通濾波器的輸出端與壓控振蕩器VCXO的輸入端連接，壓控振蕩器VCXO的輸出端接鑒相器。鎖相環(huán)主要實現(xiàn)板載時與PXI背板時鐘的同步。板載時基為40MHz的壓控晶體振蕩器VCX0，在不需要鎖相環(huán)功能的情況下，仍然可以輸出時鐘，這樣可以保證上電時PCI9054正常啟動。當(dāng)然FPGA也可完成鎖相環(huán)的鑒相工作，主要原理是把鎖相環(huán)參考時鐘XI_10M和VCXO的輸出時鐘分頻并異或來完成，低通濾波器把鑒相后的信號進行濾波，變成直流電平控制VCXO工作。VCXO的壓控端用了電阻分壓，不需要鎖相環(huán)的情況下，壓控端可以工作在+1.65V，從而使VCXO工作在中心頻率40MHz。同時壓控晶體振蕩器VCXO還向PCI/PXI橋芯片提供時鐘信號。
權(quán)利要求1.多通道模擬輸出卡，包括FPGA和外圍電路，所述外圍電路包括多路模擬輸出通道、數(shù)字量輸入/輸出單元、可編程功能接口 PF1、存儲器、PCI/PXI橋芯片、鎖相環(huán)以及電源， 所述FPGA包括模擬輸出電路控制單元、數(shù)字IO控制單元、存儲器控制單元、鎖相環(huán)電路控制單元以及通信控制單元； 所述輸出電路控制單元與多路模擬輸出通道的一端連接，所述數(shù)字IO控制單元與數(shù)字量輸入/輸出單元的一端相互通信，所述存儲器控制單元與存儲器相互通信，所述鎖相環(huán)電路控制單元與鎖相環(huán)的一端相互通信，所述可編程功能接口 PFI的一端與FPGA相互通信，所述通信控制單元與PCI/PXI橋芯片的一端相互通信，所述鎖相環(huán)的另一端與PCI/PXI橋芯片連接， 所述PCI/PXI橋芯片的另一端與PCI/PXI總線連接，所述多路模擬輸出通道、數(shù)字量輸入/輸出單元、可編程功能接口 PFI的另一端均與連接器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道模擬輸出卡，其特征在在于:所述模擬輸出通道包括模擬開關(guān)、DAC轉(zhuǎn)換器和模擬通道，所述模擬開關(guān)的輸入端分別接電源提供的參考電壓和外部參考電壓，所述模擬開關(guān)的控制端接輸出電路控制單元，所述模擬開關(guān)的輸出端接DAC轉(zhuǎn)換器的參考電壓輸入端，所述DAC轉(zhuǎn)換器的輸出端與模擬通道的輸入端連接，所述模擬通道的輸出端與連接器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多通道模擬輸出卡，其特征在于:所述模擬通道包括依次連接的放大濾波單元和短路保護單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的多通道模擬輸出卡，其特征在于:所述鎖相環(huán)包括鑒相器、低通濾波器和壓控振蕩器VCX0，所述鑒相器的輸入端接外部參考時鐘，所述鑒相器的輸出端接低通濾波器，所述低通濾波器的輸出端與壓控振蕩器VCXO的輸入端連接，所述壓控振蕩器VCXO的輸出端接鑒相器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多通道模擬輸出卡，其特征在于:所述模擬開關(guān)為芯片ADG508。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多通道模擬輸出卡，其特征在于:所述多路模擬輸出通道為16路模擬輸出通道。
專利摘要本實用新型涉及多通道模擬輸出卡，包括FPGA、多路模擬輸出通道、數(shù)字量輸入/輸出單元、可編程功能接口、存儲器、橋芯片、鎖相環(huán)以及電源，輸出電路控制單元與多路模擬輸出通道的一端連接，數(shù)字IO控制單元與數(shù)字量輸入/輸出單元的一端相互通信，存儲器控制單元與存儲器相互通信，鎖相環(huán)電路控制單元與鎖相環(huán)的一端相互通信，可編程功能接口PFI的一端與FPGA相互通信，通信控制單元與橋芯片的一端相互通信，鎖相環(huán)的另一端與橋芯片連接，橋芯片的另一端與總線連接。本實用新型解決了現(xiàn)有多通道模擬輸出卡中存在的模擬輸出通道數(shù)少、輸出分辨率低的技術(shù)問題，本實用新型模擬輸出通道數(shù)量多、輸出分辨率高、具有鎖相環(huán)功能、且板載緩存大的模擬輸出卡。
文檔編號G06F1/16GK202995576SQ20122074824
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月30日
發(fā)明者郭恩全, 孫金寶, 王軍, 吳忠, 黃為森, 劉衛(wèi)東, 李光輝 申請人:陜西海泰電子有限責(zé)任公司